< A plant species with the genetic diversity to withstand climate change

Eine Pflanzen-Spezies, die Klimaveränderungen durch genetische Vielfalt übersteht


Tübingen, 19. Juli 2018. Globaler Klimawandel kann katastrophale Folgen für viele Pflanzen- und Tierarten haben. Doch einige von ihnen könnten durch besondere Fähigkeiten in der Lage sein, eine solche Veränderung zu überstehen oder sogar zu ihrem Vorteil zu nutzen. Pflanzen haben (wie alle Organismen) zwei Möglichkeiten, auf Klimaveränderungen zu reagieren: Entweder sie wandern in eine kühlere Umgebung (in einen anderen Breitengrad oder in größere Höhen), oder sie passen sich an die wärmeren Temperaturen an. Wenn eine Population an ihrem Ort bleibt, stellt sich die Fragem ob sie durch genetische Vielfalt in der Lage ist, sich anzupassen, oder ob sie auf neue Mutationen “warten” muss und dadurch riskiert, in der Zwischenzeit auszusterben?

Die Biologen Moises Exposito-Alonso vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie und Xavier Picó vom Doñana Nationalpark in Spanien erforschten genau diese Fähigkeit an der Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana). Sie untersuchten, wie das Wildkraut in der Lage ist, sich durch vorhandene genetische Variationen an wärmere Temperaturen anzupassen. Dabei fanden sie heraus, dass die Nachkommen einiger Populationen aus dem Nordwesten der iberischen Halbinsel erfolgreich an südlicheren, wärmeren Standorten angesiedelt werden konnten.

Dafür pflanzten die Forscher 174,000 Samen von Pflanzen aus dem Nordwesten an zwei unterschiedlichen Orten im Süden Spaniens, der eine Ort in geringer Höhe mit hohen Temperaturen und mehr Niederschlag, der andere in größerer Höhe mit vergleichsweise milden Temperaturen und wenig Niederschlag. In jedem von insgesamt neun Experimenten bestimmten die Biologen, wie viele der Samen keimten, wann sie blüten, und wie viele Samen jede der Pflanzen produzierte. Dabei stellten sie fest, dass zwar insgesamt viele der Pflanzen aus dem Norden überlebten, aber diejenigen, die aus einer wärmeren Region stammten, am schnellsten blüten und auch mehr Samen produzierten.

“Dass Pflanzen immer früher blühen, ist ein globaler Trend als Antwort auf den Klimawandel. Mit dieser Studie zeigen wir, dass frühes Blühen einen Überlebensvorteil hat, und dass es mit der Genetik der Pflanzen zu tun hat”, beschreibt Exposito-Alonso die Ergebnisse.

In regenreichen Jahren waren jedoch wiederum die spätblühenden Pflanzen erfolgreicher. Frühes Blühen ist also nicht immer ein Vorteil, erklärt der Forscher vom Max-Planck-Institut: “Das weist darauf hin, dass auf lange Sicht die Pflanzen bessere Überlebenschancen haben, die genetisch besonders vielfältig sind. Dadurch können sie besser reagieren, wenn das Klima unbeständiger wird. Die Anpassungen an die globale Erwärmung sind komplexer, als wir bisher angenommen haben.”

Die Ergebnisse könnten Forschern in Zukunft dabei helfen, besser vorherzusagen, wie unterschiedlcihe Spezies auf Klimaveränderungen reagieren. Möglicherweise ist die genetische Diversität innerhalb einer Spezies der Schlüssel zu einer effektiven Anpassung an eine sich verändernde Umwelt. Zu wissen, welche genetischen Varianten in einer bestimmten Umgebung die besten Überlebenschancen haben, kann dabei unterstützen, Strategien zum Erhalt einer Spezies zu entwickeln.

Die Originalpublikation finden Sie hier: http://doi.org/10.1111/evo.13508

 

Kontakt:

Moises Exposito-Alonso
Abteilung für Molekularbiologie
Max-Planck-Institute für Entwicklungsbiologie
Tübingen
moisesexpositoalonso(at)gmail.com

Xavier Picó
Abteilung für Integrative Ökologie
Doñana Biological Station
Sevilla, Spanien
xpico(at)ebd.csic.es

Ann-Kristin Mensendiek
Pressereferentin
Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie
Tübingen
presse-eb(at)tuebingen.mpg.de

 

 

Arabidopsis thaliana

Mustard cress, Arabidopsis thaliana, genotypes flowering at different rates in the low altitude experiment. Credit: Moises Exposito-Alonso, Max Planck Institute for Developmental Biology.